非接触型オンラインパスプランニングにおけるデッドロックフリー特性の検討

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07750299
• 研究機関: 大阪電気通信大学
• 研究代表者: 登尾 啓史 大阪電気通信大学, 情報工学部, 助教授 (10198616)
• キーワード: 移動ロボット / ナビゲーション / センサベーストアルゴリズム / オンラインアルゴリズム / 未知空間 / センサフィードバック

研究概要

我々は最近、実機ロボットが現実の環境で行動し始めてから直面する種々の『不確かさ(Uncertainty)』を考慮したパスプランニングの研究を進めている。ここでは、ロボットは、その環境についてなにも知らないものとし、外界センサ(ビジョンや超音波センサ等)の情報のみを頼りにオンラインで障害物を回避する。これは、センサベーストパスプランニングと呼ばれる手法である。従来のセンサベーストアルゴリズムはすべて、移動ロッボトをゴールへ確実に到達させる性質-デッドロックフリー特性-を保証するため、『移動ロボットは触覚・近接覚センサにより未知障害物の周囲を忠実に辿れる』という仮定をおいている。
しかし、この仮定は明らかに実際的ではない。このような手探りで障害物を辿る手法はスマートでないだけでなく、現在のセンシング技術からみて問題が残る。一般に、スマートに障害物を辿るとは、われわれが日常行っているように、障害物の認識や回避を非接触で実行することを指すのであろう。このとき重要なのは、『移動ロボットは触覚・近接覚センサにより未知障害物の周囲を忠実に辿れない』という事実である。すなわち、センシング誤差や制御誤差等の影響で、移動ロボットは未知障害物のまわりを蛇行しながら行動する。この結果、従来のデッドロックフリー特性のメカニズムは理論的に機能しなくなる。
そこで本研究では、そのような非接触行動によってもデッドロックフリー特性が理論的に保証される新しいタイプのセンサベーストアルゴリズムNC(Non Contact)-Class1〜3やNC-Curvlを設計し、その有効性をダイナミックシミュレーションや移動ロボットの実験により確認した。

研究成果

• [文献書誌] H. Noborio, T. Yoshioka, T. Hamaguchi: "On a Deadlock-Free Characteristic of Sensor-Based Path-Planning Algorithm under a Self-Positioning Error" Proc. of the 7th Int. Cont. Advanced Robotics. 839-846 (1995)
• [文献書誌] H. Noborio, T. Yoshioka, T. Hamaguchi: "On-Line Deadlock-Free Path-Planning Algorithms in the Pressnce of a Dead Reckoning Error" Proc. of the IEEE Int. Cont. Systems, Man and Cybernetics. 483-488 (1995)
• [文献書誌] H. Noborio, T. Yoshioka, T. Hamaguchi: "On-Line Deadlock-Free Path-Planning Algorithms by Means of a Sensor-Feedback Tracing" Proc. of the IEEE Int. Cont. Systems, Man and Cybernetics. 1291-1296 (1995)
• [文献書誌] T. Yoshioka, T. Hamano, H. Noborio: "On the Sensor-Based Navigation for a Real Mobile Robot in its Practical Environment" Proc. of the USA-Japan Symp. on Flexible Automation. (to appear). (1996)
• [文献書誌] H. Noborio: "On the Sensor-Based navigation for a mobile robot" Journal of Robotics and Mechatronics. 8. 2-14 (1996)